专利名称：顺序全色显示器兼光电池设备的制作方法
相关申请的参考本申请与2002年6月25日提交的题为“COLOR DISPLAY ANDSOLAR CELL DEVICE”美国序列号10/205458的共同未决申请相关，，该申请被转让至本申请的受让人。
背景技术：
在蜂窝电话和其它手持设备中，比如个人数字助理和电子书，由于多媒体应用的实现开始变得容易，因此这些设备的功耗也将增加。
功耗的增加会限制多种应用的使用，这也是蜂窝电话制造商所面临的一个挑战。为了解决具有单色液晶显示器的蜂窝电话中的这个问题，例如，在2002年5月由Society for Information Display出版的“Photovoltaic Cell Integrated into an LCD”一文(Society of InformationDisplay Digest of Technical Papers，XXXIII卷，第1期，190-193页，作者Zili Li，P.Desai，D.Voloschenko和M.Smith)中描述了一种方法在STN显示器后面集成太阳能面板用于在紧急和待机情况下采集环境光能能量。这种辅助电源是单色显示器整体的一部分。但是由于单色显示器正被彩色显示器所快速取代，因此具有彩色显示器的电话和其它便携设备也需要这样的辅助电源。
本发明通过示例进行说明，但并不仅限于附图，其中相同的引用号表示类似的元件，其中图1是根据本发明的全色显示器兼太阳能电池设备100(此处简单地将其称为设备100)以及设备100的电子框图和电子元器件的实施例的组合正视图。
熟知该领域的专家可以理解图中的元件只是为了说明的简单和清楚，并不一定按比例绘制。例如，为了有助于更好理解本发明的实施例，图中某些元件的尺寸相对于其它元件进行了放大。
具体实施例方式
在根据本发明对特定的彩色显示器和太阳能电池进行详细的描述之前，应当注意本发明主要涉及关于全色显示器兼太阳能电池的方法步骤和装置组件的组合。因此，装置的组件和方法步骤在图中由传统的符号进行了恰当的表示，在该图中只展示了跟理解本发明有关的特定细节，从而避免由于对该领域一般技术人员都了解的技术细节进行过多描述而引起对该公开的理解产生模糊。
图1是根据本发明的全色显示器兼太阳能电池设备100(此处简单地将其称为设备100)以及设备100的电子框图和电子元器件的实施例的组合正视图。设备100包括快速响应液晶显示器(LCD)105，透明面板光源140(也可以简单地称为透明发光板)和光电池150。快速响应LCD105(也可以简单地称为液晶显示器105)包括充分透明前板110，相对的充分透明背板120，快速响应液晶材料130和电极(图1中未示出)，并且还可以包括前偏光器125和后偏光器130。电极可以看作是前板、背板110、120整体的一部分。术语“充分透明”表示该板至少可以透过入射到前板110的红外光和可见光能量的70％。例如，前板、背板110、120可以是清洁的玻璃，如不计像电极这样的涂层，其典型能透射96％的可见光。此外，前板、背板110、120也可以是充分透明的塑料，这对于该领域一般的技术人员都是熟知的。根据对该领域技术和知识的充分了解，液晶材料130填充在两个板110和120之间的空间中。在该实施例中，液晶材料130优选地包括超扭曲向列或者扭曲向列液晶材料。在这种情况下，快速响应LCD105包括前后偏光器，但是也可以使用其它液晶材料，比如胆甾液晶材料或者聚合物分散液晶材料。当液晶材料130是胆甾液晶材料时，快速响应LCD105将不必包括前后偏光器110、120。电极，比如透明触点(ITO)，安装在LCD材料130的前后表面上，以在快速响应LCD105的前板110和背板120之间按照该领域内的公知方式形成液晶像素的某种图样或者阵列，也就是说每个像素都可以由传统的显示器控制电路按照熟知的方式来进行控制(图1-8中未示出)以决定通过的线性偏振光的旋转量。LCD105可被实现为有源或者无源液晶显示器。图1中的前偏光器125位于前板110之前。它优选地是可以和前板110接合在一起的线性偏光器。前偏光器125也可以位于前板110和液晶材料130之间。LCD显示器的前表面是其前侧(例如，当偏光器125位于前板110之前时，LCD显示器的前表面就是偏光器125的前表面)。后偏光器135优选地也是线性偏光器，可以靠近并平行于液晶显示面板的背板120放置，优选地是毗邻液晶显示面板的背板120的后面。后偏光器135也可以位于背板120和液晶材料130之间。快速响应LCD105的后表面是快速响应LCD105的后侧(例如，当后偏光器135位于背板120的后面时，其后侧就是快速响应LCD105的后侧)。从而，快速响应LCD105包括充分透明前板110、相对的充分透明背板120、液晶材料130以及电极，不管使用的是哪种液晶材料130，快速响应LCD105还可以包括偏光器125、135，因为偏光器125、135可以在快速响应LCD105由制造商生产好后加入。快速响应LCD105还可以包括一些在传统显示面板中使用的其它部件，例如，补偿板。快速响应LCD105的设计具有低转换延时特性，这样包含三个子色的单色图像信息帧的一个全信息色帧便可以以每秒25帧的速率来呈现，当与透明面板光源140发出的顺序三色光同步时，对比度对于预期的环境光环境来说是足够的。这样可以说快速响应液晶显示器(LCD)105可以达到每秒至少75帧的单色帧速率。为了进一步减小运动图像的运动失真，对于顺序型全色显示器来说，通常使用大于60Hz的帧速率。出于同样原因，快速响应单色液晶显示器105优选地能够操作于至少180Hz的子色帧速率。
透明面板光源140优选地是一种能选择发出三基色之一的单色(或者窄带)光源，大部分光196(例如，至少50％，优选地多于90％)朝向设备100的前面从快速响应LCD105穿过。由于透明性，入射至透明面板光源140前面的环境光197的相当大比例(例如至少50％)进入光电池150，尤其是当光源140关闭时。将该光源说明为面板光源是要强调光强度在快速响应LCD105区域内充分均匀。所述的透明面板光源140可以是任何适当技术，这些可行技术可以实现透明性并提供充分强度的三个单色光束序列以达到的对比度。例如，其可以是从三色光源导光的导光管，该三色光源可以是三个单色发光器，该导光管可以把三色光源的光引导至快速响应LCD105的后侧。该发光器可以是从三个点光源(与快速响应LCD阵列106(应为“105”)相比)之一辐射光的发光二极管，或者激光器。导光管接着会导引并传播光，使其在快速响应LCD105区域上充分均匀。
在替换实施例中，透明面板光源140可以由基本透明的材料来实现，这种材料从等效于快速响应LCD阵列区域的区域直接发光。这种类型的透明面板光源140可以是三色透明有机发光二极管面板，其包括层叠的透明红色、绿色和蓝色有机发光材料层和透明电极，或者红色、绿色和蓝色有机发光材料的像素排列和透明电极。
光电池150放置在快速响应LCD105之后，连接层140将光电池150和透明面板光源140连接在一起，该连接层也连接在快速响应LCD105的后侧。连接层140可以包括一种适当的适用于特定应用的透明粘性材料。如果需要，根据快速响应LCD105的区域和/或需要的电子配置，可以使用多个光电池150，如图中虚线所示。
光电池150具有在该领域内熟知的光接收有效表面。对于大多数应用，如果光接收有效表面具有一致的外观，那么设备100的外观将增强，典型的是黑色外观，且具有非反射表面。对于多数应用，黑色的或者接近黑色的非反射表面是最合适的。
器件150可连接到控制器160和电源170上。在某些情况下，器件150在制造时已经包括了控制器160和/或电源170以供销售。控制器160，可以包括单片集成电路，该集成电路包括嵌入式程序指令和输入/输出控制线，还可以包括状态机，或者包括传统微处理器集成电路和其它电路的组合，此处的其它电路比如可以是LCD显示器驱动电路。控制器160通过信号161连接到快速响应LCD105的电极。该电极是传统的列和行矩阵电极，用于传导控制每个像素的透射率的信号161的电压。控制器160还可以通过信号162连接到透明面板光源140上，这样当快速响应LCD105打开时，光源便可以顺序产生三种基本的单色光束，这些光束被均匀地散布在快速响应LCD105区域中。控制器160可以按照人类对全彩色显示感知的速率，比如25帧每秒，每帧包括3个单色帧的速率，同步连接到快速响应LCD105上的视频信息以及由透明面板光源140发出的三种单色光束顺序。图像信息是由三个灰度单色帧组成的，这三个颜色的每一个都由透明面板光源140发出。
不管快速响应LCD105是打开还是关闭，入射到快速响应LCD105前侧的大部分光线都会通过偏光器125、135，液晶材料130，透明面板光源140，从透明光源140发出并进入光电池150，这样通过信号151就可以生成连接至电源的辅助电源。该电能经过适当的修改后可以通过信号171耦合反馈到快速响应LCD105和/或通过信号181耦合反馈到电池180，该电池可以用来存储电能或者为包含设备100的装置中的电子元器件供电。这样的装置的示例是蜂窝电话、便携游戏机、个人数字助理以及其它使用电池的个人电子装置。
还可以进一步了解当快速响应LCD105打开时，由光源向光电池150发出的任何可能的光能量泄漏都会从透明面板光源140发出198，并且会将其转换成电位，这些电位可以重复利用泄漏的光并且产生辅助电源。该泄漏最好小于透明面板光源140所发出光的10％。
对本发明某些方面的总结是它是全色显示器兼光电池设备，它包括液晶显示器、位于LCD后面的且可以发出具有三种可选颜色之一的单色光束的透明面板光源以及位于透明面板光源后面的可以将从透明面板光源发出的光能转换成电能的光电池。
在前面的说明书中，参照特定的实施例，已经对本发明及其益处和优点进行了描述。但是本领域内的普通技术人员都会理解，在不脱离由下面权利要求阐述的本发明范围的情况下，可进行各种修改和变化。因此，说明书和附图只是用于说明而并不具有限制意义，且所有这样的修改都包括在本发明的范围内。益处、优势或者问题的解决方案以及任何使益处、优势或者解决方案产生或变得的更加显著的要素都不被解释为任何或者全部权利要求关键的、必须的或者实质的特征或要素。
在此处使用的术语“发射”或者其变形，其中都是指光线进入一层并从该层的一侧射出，或者光线正由该层的一侧发出，或者是二者兼有。术语“包括”或者其变形包含指非排它的包括，使得包括的一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅只包含这些要素，而且还可以包含其它没有明确列出的要素，或者是该过程、方法、物品或装置所固有的要素。此处的术语“包括”和/或者“具有”被定义为包括。此处术语“连接”是针对电-光技术来说的，可以理解为连接，该连接可以不必是直接连接或者机械连接。
此处使用的术语“程序”是指设计为用于在计算机系统上执行的指令序列。“程序”或者“计算机程序”可以包括子过程、函数、过程、对象方法、对象实现、可执行的应用、程序片段、服务器程序、源代码、目标代码、共享库/动态加载库和/或其它设计用于在计算机上执行的指令序列。
权利要求
1.一种全色显示器兼光电池设备，包括液晶显示器；所述LCD后面的透明面板光源，该透明面板光源可以发出具有从三种颜色中所选之一的单色光束；和所述透明面板光源后面的光电池，该光电池将从所述透明面板光源发出的光能转换成电能。
2.如权利要求1所述的全色显示器兼光电池设备，其中所述透明面板光源包括三色发光器，该发光器可以发出具有从三种颜色中所选之一的单色光束；和导光管，该导光管可以将从所述顺序三色发光器中发出的光传导至所述LCD阵列。
3.如权利要求1所述的全色显示器兼光电池设备，其中透明面板光源是三色有机发光二极管面板阵列，该透明面板光源可以发出具有从三种颜色所选之一的单色光束。
4.如权利要求1所述的全色显示器兼光电池设备，进一步包括控制器，该控制器可以同步连接到所述LCD的信息并且控制透明面板光源发出三种颜色的单色光束序列。
5.如权利要求1所述的全色显示器兼光电池设备，其中，所述LCD可以是单色扭曲向列LCD，和单色超扭曲向列LCD，聚合物分散液晶显示器(PDLCD)和胆甾LCD中的一种。
6.如权利要求1所述的全色显示器兼光电池设备，其中，从透明面板光源发出的光包括透过所述LCD和透明面板光源的环境光和由所述透明面板光源发出的光中的至少一种。
8.如权利要求1所述的全色显示器兼光电池设备，其中，所述光电池具有与所述透明面板光源相邻的表面，该光电池的表面是深色且基本无反射。
9.如权利要求1所述的全色显示器兼光电池设备，其中，所述LCD的速率是每秒至少75帧。
10.一种具有全色显示器和光电池的电子装置，包括快速响应LCD面板；位于所述快速响应LCD面板后面的透明面板光源；位于所述单色快速响应LCD面板后面的光电池；和控制器，该控制器通过每秒至少75单色帧的速率，与连接至所述单色快速响应LCD面板的彩色信息同步地生成所述透明面板光源发出的三种颜色的单色光束序列，在所述全色显示器上呈现色彩信息，其中所述光电池可以将从所述透明面板光源发出的光能转换成电能。
11.一种操作全色显示器兼光电池设备的方法，包括控制位于速率为每秒至少75帧的快速响应LCD后面的透明面板光源以每秒至少75速率发射重复的三种单色光束序列；同步与所述快速响应LCD相连的单色信息帧与三种单色光束序列；和将从所述透明面板光源发出光能转换成电能。
全文摘要
一种全色显示器兼光电池设备(100)包括快速响应液晶显示器(105)，该快速响应液晶显示器具有每秒至少75帧的单色帧速率，在快速响应LCD的后面是透明面板光源，该透明板光源可以发出三种可选颜色之一的单色光束，在透明面板光源的后面是光电池(150)，该光电池可以把透明面板光源发出的光能转变成电能。全色显示器兼光电池设备(100)还包括控制器(160)，该控制器可以同步与快速响应LCD相连的信息并控制透明面板光源发出三种颜色的单色光束序列。
文档编号G02FGK1875313SQ200480032711
公开日2006年12月6日 申请日期2004年11月2日 优先权日2003年11月3日
发明者王冬学, 李自力, 乔治·T·瓦利亚斯 申请人:摩托罗拉公司